Ｄ／Ａ转换电路按照设定的电流值输出相应的电压，以驱动恒流源电路产生恒定电流。Ｉ）／Ａ转换电路采用 Ｌｉｎｅａｒ公司轨到轨电压型输出的１６位Ｄ／Ａ转换器ＬＴＣ］６５５。ＬＴＣｌ６５５采用单＋５ Ｖ供电，具有最高７５０ 的转换能力。ＬＴＣｌ６５５采用与ＳＰＩ／Ｍｉｃｒｏｗｉｒｅ兼容的三线串行接口同单片机进行通信。
］６００
１８０１
】９５０
２０００
表４ 电流设定／ｍＡ 宴际测量／ｍＡ 电流设定／ｍＡ 实际测量／ｍＡ
１０
测试数据表（露Ｌ＝１０ ｎ）
２００ ｄＯＯ ５００ ６００ ７００
１０
５０
２０１
３０１
４００
６０１
７００
８００
９００
ｉ０００
１２００
１４００
１６００
ｉ９５０
２０００
８０ｌ
９００
１００１
１２００
１４００
的电阻。
ｎ
图２恒流源电路
图２中恒流源电路选用单电源供电的运放ＬＭ３５８和大功率ＮＰＮ达林顿管ＴＩＰｌ２７。
３．２单片机主控电路．
数控恒流源系统采用ＡＴｍｅｇａｌ６单片机作为系统控制核心。ＡＴｍｅｇａｌ６是Ａｔｍｅｌ公司推出的基于ＲＩＳＣ 架构高性能、低功耗的ＡＶＲ系列单片机中的一种。由于采用了ＲＩＳＣ和快速寄存器文件结构ｔＡＶＲ单片机成 功解决了传统因累加器和寄存器造成的瓶颈效应，提高了处理能力。
ｉｔｓ
ｃｏｎｔｒｏｌ
ｃｏｎ—
ｃｏｒｅ．Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ－－ｃｕｒｒｅｎｔ ８０ｕｒｃｅ，ｔｈｅ ＭＣＵ ｃｏｎｔｌｍｌ ｃｉｒｃｕｉｔ，Ａ／Ｄ ａｎｄ ｂ／Ａ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｔｒｏ［ｃｉｒｃｕｉｔ
ａｒｅ
ａｎａｌｙｚｅｄ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｉｎ ｔｈｅ
ＡＴｍｅｇａｌ
６单片机是ＡＶＲ单片机中具有很高性价此的型号之一。ＡＴｍｅｇａＪ ６片上集成了】６ＫＢ舶Ｆｌａｓｈ
指令存储器和ＩＫＢ的ＳＲＡＭ存储器，并具有５１２Ｂ的ＥＥＰＲＯＭ。ＡＴｍｅｇａｌ６还集成了ＳＰＩ、ＩＩＣ和ＵＳＡＲＴ等 片上外设，其内部集成的硬件乘法器能在两个时钟周期内完成一扶１６×１６的乘法。ＡＴｍｅｇａｌ６在１６ＭＨｚ时 钟下工作时，具有１６ＭＩＰＳ的高速处理能力，因而非常适合高速控制的场合。ＡＴｒａｅｇａｌ６主要完成键盘输入、 Ｉ．ＣＤ显示控制，以及Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ数据转换处理等工作。 ３．３
第三篇嵌入式硬件与ＦＰＧＡ
基于单片机的数控恒流源设计
张军 丁杰雄
电子科技大学机械电子工程学院，成都．６１００５４ 摘要本文介绍了一种采用运放和迭林领管构成的数控恒流源电路。谊系统采用Ａｔｍｅｌ套司高性能、 低功耗的８位单片机ＡＴｍｅｇａ］６作为控制核心，详细分析了恒流源电路、单片机控制电路和Ａ／Ｄ茂Ｄ／Ａ采样 控制电路。由于对采样电阻阻值进行了软件校正和电源滤波处理，恒流源的输出电流精度得到了极太的提高。 关键词
１６０２
１８０１
１９５０
２０２０
６结束语
（１）由康铜丝绕制的电阻具有温度系数小等优点，在作为采样电阻时，其阻值是影响系统精度的一个重要 因素，因此必须在程序中进行校准。 （２）高分辨率的Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ是确保系统精度的另一个重要因素。在实际电路中，将模拟地和数字地进行 隔离是减少干扰的一项重要措施。 （３）为了减小纹渡电流，恒流源电源端必须经过低通滤被。在负载两端并联一个电容也会裉好地减小纹 波电流。
ｋＨｚ
４软件设计
系统主程序流程如图４所示。
图４主程序流程 系统通过比较Ｄ／Ａ输出和Ａ／Ｄ的采样输入来更新Ｂ，Ａ的输出值，使输出电流稳定在较低的误差水平。 由于Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ的分辨率均已达到１６位，程序设定当设定电流与输出电流差值在１ ｍＡ时，认为恒流源输出 电流已达到设定值并保持稳定。
５系统测试和误差分析
恒流源．Ａｔｍｅｇａｌ ６，反馈控制，采样电阻
１
引
言
恒流源是一种能向负载提供恒定电流的电路。它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点， 又可以作为其有源负载以提高放大倍数。高精度的恒流源在电镀和电化学反应领域、航空航天和集成电路生 产过程，以及精密真流测量系统中得到了广泛的应用。 本设计采用由集成运放和达林顿管构成的恒流源电路，ＡＴｍｅｇａｌ６作为系统控制核心，通过设定Ｄ／Ａ的 输出电压来控制恒流源的输出电流，并通过Ａ／Ｄ采样实现反馈控制以提高输出电流的精度。该系统实现了 ２０Ｖ／２Ａ的恒定电流输出。
表２
电流让定／ｍＡ 实际测量／ｍＡ 电流设定／ｍＡ 实际测量／ｍＡ
８００ ８０２ ９０２ ５０ １００ １０２
测试数据表（Ｒｔ；１０ ｎ
２００ ２０２ ３００ ３０１ １４００ １４１１ １６１３ １８００ １８１５ １９６７ ２０２０ ４００ ６００ ６０３ ７００ ７０３
１１４ 中国西部嵌入式系统与单片机技术论坛２００５学术年会论文集 ■●■■●●■■●■■■■■■●■■■■■■●■■■■■■●■■■■■■●■■■●●■●■●■■■■●■■■■■■■■■■■■■■●■■■■■■●■■■■■■■■■●■■■●■■■■■■●■■■■■■●■■■■■■■■■■●＿Ｉ■－
在负载为１ ｎ和１０ ｎ的情况下，设定电流从１０ｍＡ到２ Ａ变化时，实测的电流值如表１和表２所列。 表ｌ
电流设定／ｍＡ 实际测量／ｍＡ 电流设定／ｍＡ 实际测量／ｍＡ
８００ ８０２ １０１
测试数据表（Ｒ－；１ ｎ）
２００ ２０１ ３００ ３０１ １４００ １４１０ ５０１ １８００ １８１６ ６００ ６０２ ７００ ７０２ ２０００ ２０２ｌ
参考文献
Ｉ钱如竹．用运算放大器构成恒流源研究．准阴师范学院学报，２００２，ｌ（３） ２何燕飞．恒流源综述．益阳师专学报．２００２，９（６）
，
３基于单片机控制的恒流源设计．电子测量与仪器学报，２０００，１４（４） ４陈凯良恒流源及其应用电路．杭州ｔ浙江科学技术出版社，１９９２ ５丁化成．ＡＶＲ单片机应用设计．北京：北京航天航空大学出版社，２００２ ６黄智伟．基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ２００ｔ电子电路仿真设计与分析．北京：电子工业出版杜，分配电路、单片机主控电路、恒流源发生电路、Ａ／Ｄ及Ｄ／Ａ采样变换电路以及 键盘输入和显示电路等组成，如图１所示。
圈１系统结构框图 恒流源交流输入电压为２２０ Ｖ／５０ Ｈｚ的市电，经１００ＶＡ的变压器隔离输出６．３ 电路、运放和恒流源电路供电。 系统的工作原理如下：在通过键盘设定好需要输出的电流后，ＡＴｍｅｇａｌ６单片机对设定值按照一定的算法 进行处理，然后控制Ｄ／Ａ的输出电压使恒流源电路输出相应的电流值。单片机通过采样恒流源电路上申接的 采样电阻的电压，计算出此时恒流源电路的输出电流值并与没定值进行比较，来改变Ｄ／Ａ的输出从而实现对 恒流源输出电流的闭环调节，使输出电流能实时跟随设定值。采用具有反馈控制的闭环控制系统，提高了反应 速度和精度，能够使误差保持在极低的水平。
测试数据表明，系统在不同负载时其输出电流具有较高的线形度，但误差较大。由于采用的Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ的 分辨率均已达到１６位，采样值已极接近实际电压。初步考虑误差的主要来源应该在于采样电阻。在实测了采 样电阻两端的电压和实测电流后，发现其比值略大于２．０ ｎ，对表１和表２的数据利用最小二乘法进行拟合 后，得出采样电阻的校正值为２．０４８
ｓｏｕｒｃｅ
ｉｓ
ａｃｈｉｅｖｅｄ．
Ｗｏｒｄｓ
Ｃｏｎｓｔａｎｔ
Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｏｕｒｃｅ，ＡＴｍｅｇａｌ６，Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｃｏｎｔｒ０１．Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
Ｖ、１２ Ｖ和３６
Ｖ的工频
交流电压，再经过全桥整流、滤波和稳压后分别输出＋５ Ｖ、＋１２ Ｖ和＋３６ Ｖ的直流电压，为单片机及其外围
：：：
土詈２耋兰全耋兰釜皇兰苎垫兰主兰兰：：：：兰主兰盒兰圭苎
３硬件电路
：
３．１恒流源电路
恒流源电路如图２所示。 恒流源电路由集成运放和达林顿管构成，Ｒ。 为负载，Ｒ－为采样电阻。图２中运放工作在深度 负反馈状态，运放的同相输入端电压来源于Ｄ／Ａ 的输出，反向输入端与采样电阻Ｒ１相连。由于负 反馈的作用，Ｄ／Ａ的电压直接决定了采样电阻Ｒ１
７
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ
ｌｉｎｅａｒ．ｃｏｍ．ｃｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ
ａ
ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｓｔａｎｔ—ｃｕｒｒｅｎｔ
ｓｏｕｒｃｅ
ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｎｄ
ａｓ
Ｄａｒｌｉｎｇｔｏｎ ｔｕｂｅ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ８－－ｂｉｔ ＡＴｍｅｇａｌ６
Ａ／Ｏ和ｔＶＡ转换电路
Ａ／Ｄ和ｎ，Ａ转换电路如图３所示。
图３
Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换电路
Ａ／Ｄ转换电路测量采样电阻Ｒｔ上的电压Ⅵ计算恒流源的输出电流。Ａ／Ｄ转换电路采用了Ｌｉｎｅａｒ公司开 关电容式、运次逼近１６位Ａ／Ｄ转换器ＬＴＣｌ８６４。Ｉ，ＴＣｌ８６４采用单＋５ Ｖ电源供电，具有２５０ ｋｓｐｓ的采样能 力。ＬＴＣｌ８６４采用与ＳＰＩ／Ｍｉｅｒｏｗｉｒｅ兼容的三线串行接口同单片机进行通信。
ｎ。
校正后重新测量的数据如表３和表４所列。 表３测试数据表（Ｒ。＝ｌ
电流设定／ｍＡ 实际测量／ｍＡ 电流设定／ｗＡ 宴际测量／ｍＡ
８０１ １０ ５０ ２００ ３００
ｎ
４００ ６００ ７００
５０
１００
２０ｌ
４００
５０１
０００
９００
１０００
１２００
１ ６００
１８００
１９５０
２０００
］０００
】２Ｊ９
１４０Ｊ
ｒ Ｔ．
上通过的电流ｋ＝鼍竽。因达林顿管共发射极放 ｎｌ